Đề cương ôn tập môn Tự động hóa quá trình sản xuất

Câu 1: Trình bày vai trò và ý nghĩa của tự động hóa trong quá trình sản xuất? 1. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luật kinh tế. Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại, có tính năng tương đương với các hãng khác. Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm. Mặt khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công. Khối lượng các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều. Chi phí cho đào tạo công nhân và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng tăng theo. Đây là động lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa. 2. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, về chất lượng gia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành và quản lý sản xuất. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên. Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và lao động chân tay. 3. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiện đại . Với các loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ cái trong một năm) như đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v..v.thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ nhất. 4. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất. Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạọ hoàn toàn bởi một nhà sản xuất. Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể. Các sản phẩm phức tạp như ôtô, máy bay.v…v nếu chế tạo theo phương thức trên sẽ có rất nhiều ưu điểm. Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn với các sản phẩm của mình . Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn. Sản xuất của các nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối. Do một nhà thầu tham gia vào quá trình sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai trò như một nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm là rất cao. Điều này cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi – một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới sự hình thành dạng sản xuất hàng khối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng ít. Tuy nhiên, cũng không nên quá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá. Không có tiêu chuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhất định, làm tăng tiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứ không thể làm cho các quá trình này không thể thực hiện được. Có thể nói tự động hóa giữ một vai trò quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ có nền sản xuất tự động hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ và đặc tính không hoặc ít thay đổi với số lượng lớn một cách hiệu quả nhất. 5. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất. Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trong quá trình sản xuất. Đối với sản phẩm phức tạp như tàu biển, giàn khoan dầu và các sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng rất lớn khác, số lượng sẽ rất ít. Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm. Khối lượng lao động rất lớn. Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tự động cao cấp là không hiệu quả và không nên. Mặt khác các sản phẩm như bóng đèn điện, ôtô, các loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trường lớn, nhưng lại được rất nhiều hãng chế tạo. Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng của một đơn vị sản phẩm là rất bé. Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn trên các dây chuyền tự động, năng suất cao mới có thể làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu quả kinh tế cao. Sử dụng các quá trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trong những trường hợp này là rất cần thiết. Chính yếu tố này là một tác nhân tốt kích thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh tế thị trường. Cạnh tranh sẽ loại bỏ các nhà sản xuất chế tạo ra các sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao. Cạnh tranh bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻ hơn. Có rất nhiều ví dụ về các nhà sản xuất không có khả năng hoặc không muốn cải tiến công nghệ và áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại trong thị trường.

Câu 1: Trình bày vai trò và ý nghĩa của tự động hóa trong quá trình sản xuất? 3

Câu 2: Thế nào là cơ khí hóa, tự động hóa, khoa học tự động hóa và sản xuất trí tuệ? Cho ví dụ minh họa? 4

Câu 3: Trình bày các nguyên tắc khi ứng dụng tự động hóa? Cho ví dụ và phân tích? 6

Câu 4: Vai trò của con người và máy tính trong tự động hóa trình sản xuất? 8

Câu 5: Đặc điểm của máy tự động sự khác biệt so với máy truyền thống? Cho ví dụ? 8

Câu 6: Trình bày khái niệm và phân loại cơ cấu chấp hành của hệ thống tự động? Cho ví dụ? 9

Câu 7: Các thiết bị cơ bản trong hệ thống thủy lực, khí nén? 10

Câu 8: Các loại động cơ điện và một số cơ cấu chuyên dùng trong hệ thống tự động? 12

Câu 9: Trình bày khái niệm và phân loại cảm biến? Các thông số đặc trưng của cảm biến? 13

Câu 10: Trình bày đặc điểm và phân loại các thiết bị điều khiển? 16

Câu 11: Xác định các thông số của hệ điều khiển servo? 16

Câu 12: Trình bày khái niệm và phân loại hệ thống điều khiển tự động? Chức năng của hệ thống điều khiển 19

Câu 13: Trình bày khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển không theo số? 20

Câu 14: Nêu sự giống và khác nhau giữa hệ thống điều khiển hành trình và bằng dưỡng (bằng cam) 21 Câu 15: Trình bày khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển bằng số?.21 Câu 16 : Nêu sự giống và khác nhau của hệ thống NC và CNC? 22

Câu 17 : Nêu sự giống và khác nhau của hệ thống CNC và DNC? 23

Câu 18: Trình bày khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển thích nghi? 23

Câu 19: Vai trò và chức năng của hệ thống vận chuyển và tích trữ chi tiết gia công trong hệ thống tự động? 24

Câu 20: Trình bày đồ gá vệ tinh để cấp phôi cho các trung tâm gia công và máy CNC? 24

Câu 21: Phân tích các của cơ cấu cấp phôi kiểu phễu, ổ chứa và cấp phôi rung động? 25

Câu 22: Cơ cấu cấp và kẹp phôi thanh trên các máy tự động? 26

Câu 23: Khái niệm, chức năng của hệ thống vận chuyển và cung cấp dụng cụ tự động? 26

Câu 24: Các yêu cầu đối với một hệ thống cấp phát và kẹp chặt dụng cụ tự động? 27

Câu 25:Trình bày yêu cầu phôi và chủng loại chi tiết trên giây truyền tự động? 27

Câu 26:Trình bày độ chính xác gia công trên giây chuyền tự động và độ ổn định của dây chuyền tự động? 28

Câu 27: Lập quy trình công nghệ cho dây chuyện tự động? Đặc điểm công nghệ của một số nguyên công trên giây truyền công nghệ? 29

1 | P a g e

Câu 28:Trình bày năng suất và tuổi thọ trên dây chuyền tự động? 33

Câu 29 :Trình bày cách xác định số lượng công đoạn của dây chuyền tự động và dung lượng ổ tích trữ phôi? 35

Câu 30: Trình bày phân loại thiết kế kiểm tra? Các thiết bị kiểm tra tự động? Đattric kiểm tra? 36

Câu 31 : Phân tích các sơ đồ kiểm tra tích cực khi mài tròn ngoài, tròn trong, mài phẳng, mài nối tiếp, mài vô tâm hay mài các mặt trụ gián đoạn ? 37

Câu 32 : Phân tích sơ đồ kiểm tra tich cực khi mài khôn, mài răng ? 39

Câu 33 : Trình bày quá trình tự động điều khiển kích thước điều chỉnh tĩnh khi gia công trên máy phay ngang, máy tiện ? Phân tích đặc điểm của phương pháp ? 40

Câu 34: Trình bày quá trình tự động điều chỉnh kích thước điều chỉnh động khi tiện? Phân tích đặc điểm của phương pháp? 42

Câu 35: Phân tích đặc điểm của tự động điểu khiển kích thước điều chỉnh động ? 43

Câu 36: Phân tích quá trình tự động điều khiển nhiều yếu tố công nghệ? 44

Câu 37: Trình bày các yêu cầu chung đối với tính công nghệ của sản phẩm khi nắp ráp tự động? 46

Câu 38: Trình bày một số phương pháp phát triển của tự động hóa quá trình lắp ráp? 46

Câu 39 Mô hình hoá các quá trình lắp ráp tự động khi thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp tự động .47

Câu 40 : Nhà máy tự động hóa vạn năng là gì ? Tổ chức hệ thống điều khiển trong nhà máy tự động48 Câu 41: Trình bày quá trình phát triển của nhà máy tự động hóa? 48

Câu 42: Phân tích quá trình điều khiển trong nhà máy tự động? 49

Câu 43: Trình bày chức năng và nhiệm vụ của hệ thống thông tin trong nhà máy tự động hóa? 50

Câu 44: Trình bày các chỉ tiêu của hiệu quả kinh tế? 50

Câu 45: Trình bày hiệu quả của vốn đầu tư vào tự động hóa? Phương pháp xác định hiệu quả đó? 51

Câu 46: Trình bày hiệu quả kinh tế của ro bốt công nghiệp trong tự động hóa? Cho ví dụ thực tiễn?.52 Câu 47: Trình bày một số phương pháp nâng cao hiệu quả kinh tế của tự động hóa? 53

Câu 48: Giải được bài toán xác định hiệu quả kinh tế của tự động hóa quá trình sản xuát? 53

Câu 49: Trình bày các khía niệm vê sản xuất linh hoạt theo day truyền,sản xuất tự động hóa linh hoạt,hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần,hệ thống sản xuất linh hoạt toàn phần bậc cao? 56

Câu 50:Thế nào là môđun sản xuất linh hoạt?Cho ví dụ minh họa? 58

Câu 51: Việc ứng dụng kỹ thuật CIM,rô bốt công nghiệp và ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào trong tự động hóa quá trình sản xuất? 59

Câu 1: Trình bày vai trò và ý nghĩa của tự động hóa trong quá trình sản xuất?

1 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất laođộng Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luật kinh

tế Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tựđộng hóa Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm caohơn các sản phẩm cùng loại, có tính năng tương đương với các hãng khác Trong bối cảnhnền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động,quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm cácphương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặt khác nhu cầu nâng cao chấtlượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công Khối lượng cáccông việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều Chi phí cho đào tạo công nhân vàđội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng tăng theo Đây là động lực mạnh kích thích sự pháttriển của tự động hóa

2 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các quá trìnhsản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, về chất lượnggia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành và quản lý sản xuất Cácquá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên Đồng thời tự động hóa đãthay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâuđộc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa laođộng trí óc và lao động chân tay

3 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiệnđại Với các loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ cái trong một năm) như đinh, bóngđèn điện, khóa kéo v v.thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sảnlượng yêu cầu với giá thành nhỏ nhất

4 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổisản xuất Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạọ hoàn toàn bởi một nhà sản xuất.Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng lẻ chomình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể Các sản phẩm phức tạp nhưôtô, máy bay.v…v nếu chế tạo theo phương thức trên sẽ có rất nhiều ưu điểm Các nhàthầu sẽ chuyên sâu hơn với các sản phẩm của mình Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thựchiện trong một vùng chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn.Sản xuất của các nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối Do một nhà thầutham gia vào quá trình sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai trò như mộtnhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm là rất cao.Điều này cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi – một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới

sự hình thành dạng sản xuất hàng khối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng ít Tuynhiên, cũng không nên quá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá Không có tiêuchuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhấtđịnh, làm tăng tiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứkhông thể làm cho các quá trình này không thể thực hiện được Có thể nói tự động hóa giữmột vai trò quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ có nền sản xuất tự động

3 | P a g e

hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ và đặc tính không hoặc ít thay đổi với sốlượng lớn một cách hiệu quả nhất.

5 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiệnsản xuất Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trongquá trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp như tàu biển, giàn khoan dầu và các sản phẩm

có kích cỡ, trọng lượng rất lớn khác, số lượng sẽ rất ít Thời gian chế tạo kéo dài từ vàitháng đến vài năm Khối lượng lao động rất lớn Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tựđộng cao cấp là không hiệu quả và không nên Mặt khác các sản phẩm như bóng đèn điện,ôtô, các loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trường lớn,nhưng lại được rất nhiều hãng chế tạo Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng của một đơn

vị sản phẩm là rất bé Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn trên các dây chuyền tựđộng, năng suất cao mới có thể làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu quả kinh tế cao Sửdụng các quá trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trong những trường hợp này là rất cầnthiết Chính yếu tố này là một tác nhân tốt kích thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh

tế thị trường Cạnh tranh sẽ loại bỏ các nhà sản xuất chế tạo ra các sản phẩm chất lượngthấp, giá thành cao Cạnh tranh bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, ápdụng tự động hóa các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻ hơn Có rấtnhiều ví dụ về các nhà sản xuất không có khả năng hoặc không muốn cải tiến công nghệ

và áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại trong thị trường

Câu 2: Thế nào là cơ khí hóa, tự động hóa, khoa học tự động hóa và sản xuất trí tuệ? Cho ví dụ minh họa?

Cơ khí hóa: Cơ khí hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con người khi thực

hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy Sử dụng cơ khí hóa cho phép nâng cao năng suất lao động, nhưng không thay thế được con người trong các chức năng điều khiển, theo dõi diễn tiến của quá trình cũng như thực hiện một loạt các chuyển động phụ trợ khác

Ví dụ: Cơ khí hóa trong nông nghiệp là thay dùng các loại máy cày thay cho trâu bò, máy cấy, gặt thay cho sức người

Ví dụ: Chuyển động chính là chuyển động quay của chi tiết và chạy dao khi dao tiện bóc đi một lớp phôi liệu, còn chuyển động phụ là chuyển động chạy dao nhanh tới vị trí ban đầu,

gá đặt phôi lên máy trước khi gia công và tháo dỡ nó sau khi gia công xong

Hệ thống này hầu như không có sự nối kết nào giữa các hành động khác nhau của chu kì gia công Người thợ phải thực hiện bằng tay các chuyển động phụ như lùi dao nhanh khỏi bề mặt gia công, đưa dao trở về vị trí ban đầu và điều chỉnh dao vào vị trí mới cho chu kì tiếp theo Với ví dụ trên hình 1.1, sau khi đã được cơ khí hóa, máy vẫn không thể tự thực hiện được các chuyển động phụ Do đó để tiếp tục một chu kỳ mới, cần có sự tham gia của thợ điều khiển Khi áp dụng cơ khí hóa quá trình sản xuất, việc điều khiển quá trình do người thợthực hiện.

Tự động hóa: Tự động hóa quá trình sản xuất là tổng hợp các biện pháp được sử dụng khi

thiết kế các quá trình sản xuất và công nghệ mới,tiên tiến.Trên cơ sở của các quá trình sản xuất và công nghệ đó,tiến hành thiết lập các hệ thống thiết bị có năng suất cao,tự động thực hiện các quá trình chính và phụ bằng các cơ cấu và thiết bị tự động,mà không cần đến sự tham gia của con người.Tự động hóa quá trình sản xuất luôn gắn liền với việc ứng dụng các

cơ cấu và hệ thống tự động vào các quá trình công nghệ cụ thể.Chỉ có trên cơ sở của các quá trình công nghệ cụ thể mới có thể thiết lập và ứng dụng các cơ cấu và hệ thống điều khiển tự động

Ví dụ: ban đầu cơ khí hóa các nguyên công đúc phôi, nguyên công gia công kiểm tra là những công đoạn riêng Nhưng tự động hóa quá trình sản xuất là tự động hoàn toàn từ khâu chế tạo phôi đến khi thành phẩm Con người chỉ đóng vai trò giám sát quá trình hoạt động đó

Ví dụ: Máy tiện có chương trình làm việc tự động hoàn toàn

Khoa học tự động hóa: Khoa học tự động hóa là 1 lĩnh vực khoa học kỹ thuật Nó bao gồm

các cơ sở lý thuyết, các nguyên tắc cơ bản được sử dụng khi thiết lập các hệ thống điều khiển

và kiểm tra tự động các quá trình khác nhau để đạt được mục đích cuối cùng mà không cần tới sự tham gia trực tiếp của con người

Khoa học tự động được cấu thành từ nhiều môn học khác nhau như lý thuyết điều khiển tự động, lý thuyết mô hình hóa, mô phỏng và phân tích hệ thống, điều khiển học, lý thuyết tối

ưu, lý thuyết truyền tin…

5 | P a g e

Ví dụ: Ngày nay con người chỉ mới phổ biến ở trình độ tự động hóa quá trình sản xuất Nhưng mục tiêu hướng tới của con người là chỉ lo đầu vào và vận chuyển đầu ra Còn tất cả các quá trình công nghệ bên trong không cần giám sát hay kiểm tra mà chất lương sản phẩm vẫn tốt.

Sản xuất trí tuệ: Sản xuất trí tuệ là việc áp dụng và phát triển trong sản xuất các công nghệ

tiên tiến và các thiết bị thông minh những năm gần đây đã cho phép dự đoán sự xuất hiện củamột hình thức sản xuất hoàn toàn mới trong tương lai

Sản xuất trí tuệ không chỉ đòi hỏi mô tả các kiến thức bằng những phương pháp mới như mô hình ngôn ngữ logic ,mô hình logic trí tuệ,nó còn yêu cầu chúng ta phải xem xét lại một số luận điểm và thói quen sẵn có khi hình thành kỹ thuật mới

Để đáp ứng đòi hỏi của nền sản xuất trí tuệ như tính linh hoạt,tính tối ưu,vận tốc xử lý tình huống,các thiết bị tự động hoá trong tương lai phải giải quyết một loạt các vấ đề lien quan tới cấu trúc của các dẫn động chính,độ tin cậy,khả năng tiếp nhận và xử lý thông tin của hệ thốngcảm biến,tính vạn năng của các ngôn ngữ lập trình kiểu mới,tính linh hoạt của kết cấu và nhiều vấn đề khác

Câu 3: Trình bày các nguyên tắc khi ứng dụng tự động hóa? Cho ví dụ và phân tích?

Tự động hoá quá trình sản xuất là một vấn đề khoa học kỹ thuật phức tạp.Việc phát triển và ứng dụng nó trong mọi công đoạn cảu quá trình sản xuất phải dựa trên cơ sở của các nghiên cứu phân tích khoa học có tính hệ thống.Sau đây là một số nguyên tắc cơ bản

1.Nguyên tắc có mục đích và kết quả cụ thể

Việc áp dụng tự động hoá phải có mục đích rõ rang và hiệu quả kinh tế dự tính nhất định.Các thiết bị và hệ thống tự động hoá không chỉ có chức năng mô phỏng,thay thế các tác động của con người trong quá trình sản xuất mà chúng phải được sử dụng với mục đích thực hiện công việc nhanh hơn tốt hơn,hiệu quả hơn.Các thống kê đã thực hiện cho thấy (60-70%)hiệu quả kinh tế của quá trình áp dụng tự động hoá là do năng xuất của thiết bị tự động hoá cao hơn (15-20)% hiệu quả là do chất lượng sản phẩm được nâng cao và ổn định hơn,chỉ có(10-15)%hiệu quả kinh tế là do giảm chi phsi trả lương cho công nhân.Vì vậy khi lập các dự án path triển và ứng dụng tự động hoá phải ưu tiên hang đầu cho các thông số về năng xuất và chất lượng của quá trình gia công.Trên quan điểm này thì không phải lúc nào việc sử dụng các quá trình và thiết bị tự động hoá cũng phù hợp và có ý nghĩa.Các robot công nghiệp cử dụng trên các nguyên công hàn,sơn,phủ sẽ cho phép nâng cao năng suất,chất lượng gia công

và cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân.Tuy nhiên nếu sử dụng rôbốt công nghiệp khi cấp các loại phôi có trọng lượng (3-5)kg cho các máy cắt kim loại chỉ cho phép giảm không đáng kể chi phí lương công nhân nhưng lại kéo dài chu kỹ gia công tới(25-40) giây với rôbốt

1 tay và(40-50) giây với rôbốt 2 tay trong khi công việc này công nhân chỉ cần 10 đến 15 giây.Do đó tự động hoá các công việc cần nhiều động tác trong một thjời gian ngắn đôi khi không mang lại hiểu quả kinh tế mong muốn

2.Nguyên tắc an toàn điện

Tất cả các thành phần quan trọng nhất của quá trình sản xuất như đối tượng sản cuất công nghệ,các thiết bị chính và phụ,các hệ thống điều khiển và phục vụ,thải phôi và phế liệu,đội ngũ kỹ thuật v…v đều phải được xem xét và giải quyết triệt để,toàn diện ở trình độ cao.Chỉ cần bỏ xót 1 trong các thành phần hoặc yếu tố nào đó của quá trình sản xuất là toàn bộ hệ thống tự động hoá sẽ trở nên không hiệu quả và thất bại.Việc thiết lập các hệ thống điều khiển vi xử lý phức tạp và đắt tiền để thay đổi chỉ một thành phần nào đó của quá trình sản xuất,trong khi vẫn giữ nguyên công nghệ lạc hậu sẽ không đem lại lợi ích gì.Chỉ trên cơ sở của công nghệ tiến tiến ,việc thiết kế và ứng dụng các hệ thống thiết bị tự đọng hoá mới manglại hiệu quả mong muốn.Để tuân thủ nguyên tắc này phải bám sát các mục tiêu và biện pháp

cơ bản của tự đọng hoá

-Tự động hoá phải được thực hiện trên tất cả các công đoạn sản xuất để biến đổi chúng với mục đích nâng cao năng xuất lao động và chất lượng sản phẩm gia công

-Nâng cao chất lượng tự động hoá của tất cả các quá tringh chính và phụ cũng như cácnguyên công đơn lẻ bằng cách hiệ đại hoá ,thay thế mới các tổ hợp trang thiết bị tự động

 Giảm chi phí gia công tổng cộng cho một đơn vị sản phẩm theo nguyên tắc giảm chi phí lao động sống , tăng tỷ lệ chi phí quá khứ

 Giảm số công nhân phục vụ trực tiếp trong các phân xưởng và tăng số chuyên gia và công nhân bậc cao trong lĩnh vực chuẩn bị sản xuất

 Thiết lập các tổ hợp thiết bị tự động được điều khiển tập trung để thực hiện các quá trình sản xuất

3 Nguyên tắc có nhu cầu

Các thiết bị tự động hóa, kể cả các thiết bị tiên tiến nhất chỉ có thể sử dụng và sử dụng hiệu quả ở nơi mà không có nó là không được, chứ không phải ở bất cứ nơi nào có thể sử dụng được Ý nghĩa của các cơ cấu và thiết bị tự động hóa hiện đại không chỉ bó hẹp trong việc thay thế các chức năng điều khiển của công nhân khi phục vụ thiết bị sản xuất mà nó cho phép mở ra khả năng thiết lập các loại thiết bị mới mà trước nó con người không thể chế tạo được nếu không có chúng Nhờ chúng mà ngày nay người ta có thể tạo ra được các thiết bị cókhả năng vượt xa khả năng vật lý của những người bình thường, để sử dụng ở những nơi với những việc mà con người không thể tiếp cận được hoặc không thể thực hiện được Các thiết

bị tự động hóa dễ dàng điều khiển nhiều thiết bị một lúc Các thiết bị tự động hóa hiện đại cho phép thực hiện đồng thời nhiều dạng công việc khác nhau bằng nhiều loại dụng cụ với độtập trung cao các nguyên công, do đó trong các công việc cần năng suất và cường độ gia côngcao, con người không thể ganh đua với thiết bị tự động hóa được

4 Nguyên tắc hợp điều kiện

Việc đưa vào ứng dụng các giải pháp kĩ thuật chưa hoàn thiện là không thể chấp nhận được, điều này sẽ dẫn đến việc tiêu tốn nhiều tiền của và công sức một cách vô ích Đo dó phải được định hướng tốt trong nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật tự động hóa phù hợp với điều kiện cụ thể

7 | P a g e

Câu 4: Vai trò của con người và máy tính trong tự động hóa trình sản xuất?

Vai trò của con người : thiết kế ra mô hình của sản phẩm, lập ra chương trình cho các hệ thống tự động hoạt động, trong quá trình hoạt động của hệ thống tự động thì con người còn đóng vai trò kiểm tra, đóng ngắt máy, đến khâu sản phẩm thì vai trò của con người là kiểm tra và xuất xưởng

Vai trò của máy tính : trong tự động hóa quá trình sản xuất thì việc thiết kế nhanh rất quan trọng do đó mà máy tính chính là giải pháp tối ưu nhất để hỗ trợ con người làm việc đó Máy tính có thể thiết kế, mô phỏng quá trình, từ đó có thể phát hiện và khắc phục lỗi trong quá trình sản xuất

Câu 5: Đặc điểm của máy tự động sự khác biệt so với máy truyền thống? Cho ví dụ?

Khái niệm về máy tự động

Máy tự động là máy hoàn thành được một nhiệm vụ nào đó theo một chương trình được lập sẵn mà không có sự tham gia trực tiếp của con người

Đặc điểm của máy tự động:

- Mỗi máy tự động có một đặc điểm khác nhau nhưng đặc điểm chung của các máy tự động

là hệ thống khí, hệ thống điện được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính

- Dù yêu cầu công việc rất phức tạp nhưng được đơn giản hóa bằng việc cài đặt, xử lý tự động các thao tác theo lịch trình đã cài đặt từ trước

- Có thể làm việc trong môi trường độc hại ví dụ như sơn, hàn…

- Kết nối với máy tính đơn giản

- Độ tin cậy cao

- Tiết kiệm thời gian và nhân công lao động, năng suất cao

Phân loại máy tự động

Máy tự động thông thường được chia thành 2 loại

Sự khác biệt so với máy truyền thống.

- Với máy truyền thống muốn hoàn thành một nhiệm vụ nào đó thì có sự tham gia trực tiếp của con người

- Sự khác biệt lớn nhất giữa hai loại máy đó là đối với máy tự động tất cả các công đoạn đều được lập trình sẵn, con người chỉ cần ấn nút là xong, tất cả các công đoạn nào phưc tạp, nguy hiểm máy đều thực hiện hết Còn đối với máy truyền thống thì tất

cả các công đoạn đều có bàn tay của con người đảm nhiệm

Ví dụ

Máy tự động

- Máy phay CNC,máy hàn tự động, máy sơn tự động…

Máy truyền thống

- Máy tiện, máy đánh bóng…

Câu 6: Trình bày khái niệm và phân loại cơ cấu chấp hành của hệ thống tự động? Cho

ví dụ?

Cơ cấu chấp hành : Cơ cấu chấp hành có thể là một bộ phận máy móc, thiết bị có khả năng

thực hiện một công việc nào đó dưới tác động của tín hiệu điều khiển phát ra từ tín hiệu điều khiển

Phân loại: Cơ cấu chấp hành có thể phân ra làm ba nhóm chính dựa trên nguồn năng lượng

sử dụng:

 Các cơ cấu chấp hành thủy lực

 Các cơ cấu chấp hành khí nén

 Các cơ cấu chấp hành điện

Tùy theo chức năng sử dụng có thể phân cơ cấu chấp hành theo các dải năng lượng khác nhau:

 Cơ cấu chấp hành năng lượng thấp bao gồm các lọai phần tử sau: nhiệt điện trở, diôt quang LED, màn tinh thể lỏng LCD, màu hình plasma, ống tia catốt, máy phát lực áp điện

 Cơ cấu chấp hành năng lượng trung bình: nam châm điện, động cơ điện, xilanh khí nén, xilanh thủy lực, các động cơ thủy khí chuyển động quay, van khí, van thủy lực

 Các thiết bị truyền động : băng tải tự động, vít me bi, bộ cấp liệu rung , cơ cấu phân độ, bộ truyền sóng

Một số hệ thống thiết bị chuyên dụng cũng được xem như cơ cấu chấp hành: bàn dịch chuyểnX-Y, máy NC, rô bốt,thiết bị lắp ráp, máy hàn, thiết bị kiểm tra, hệ thống kho và cấp phát tự động

9 | P a g e

Câu 7: Các thiết bị cơ bản trong hệ thống thủy lực, khí nén?

Các thiết bị cơ bản trong hệ thống thủy lực:

Ưu điểm của các thiết bị thủy lực là kích thước gọn, nhẹ, không gây ồn và công suất lớn Tuynhiên các thiết bị thủy lực thường khá đắt Các cơ cấu chấp hành thủy lực gồm các thiết bị sau: bơm, van, xilanh, động cơ thủy lực quay

- Các loại bơm thủy lực:

+ Bơm pít tông: là loại bơm thường dựng để tạo áp suất cao Nhược điểm là bơm làm việc cómột nửa chu kỳ Để khắc phục nhược điểm này người ta đó thiết kế ra các loại bơm gồm nhiều pit tông hướng tâm hoặc hướng trục Nguồn tạo ra sẽ liên tục, không có sự gián đoạn.+ Bơm cánh quạt : bơm này tạo ra lực đẩy nhờ sự thay đổi vị trớ tương đối của cánh quạt Loại bơm này không tạo được áp lực cao Thường dùng để bơm nước

+ Bơm bánh răng : là loại bơm có thể tạo được áp suất cao và lưu lượng lớn Bánh răng chủ động quay là khe hở giữa các răng tạo thành buồng chứa dầu ở đầu ra tăng lên và sẽ mở van đẩy đưa vào xilanh hay động cơ xoay Để tránh đầu ra trở lại buồng, người ta thường lắp các tấm bạc phẳng bằng hợp kim mềm ở mặt đầu của bơm

+ Bơm cánh gạt: Loại bơm này được cấu tạo bởi ba phần tử chính là vỏ bơm, cánh gạt và rôto Rôto được đặt lệch tâm và có các rãnh để lắp cánh gạt Các cánh gạt luôn được tỳ sát vào bề mặt vỏ bơm và có các lò xo tỳ lên chúng Do rôto lắp lệch nên nó hoạt động giống nhưmột cơ cấu cam Do sự lệch tâm nên có sự chênh lệch thể tích nửa vùng quay lớn so với nửa vùng quay nhỏ, làm chất lỏng bị dồn nộn và đẩy qua đầu đẩy của bơm

- Các loại van:

Van là các phần tử không thể thiếu được trong hệ thống máy thủy lực Van có thể cú nhiều loại khác nhau tùy theo chức năng làm việc:

Van điều khiển áp lực

Van điều khiển lưu lượng (van tiết lưu)

Van servo

Van thủy lực có thể điều khiển bẳng tay thông qua cần gạt nam châm điện, bằng khí nén hay bằng thủy lực

- Các loại xi lanh - động cơ thuỷ lực

+ Các loại xi lanh thuỷ lực: Xi lanh thuỷ lực có hai loại là xi lanh hành trình đơn và xi lanh hành trình kép Xi lanh hành trình đơn chỉ có một đường dầu cấp vào buồng dầu Dầu từ bơmqua van con trượt đi thẳng tới buồng dầu, tạo lực đẩy làm pit tông dịch chuyển Khi pit tông chuyển động theo chiều ngược lại, dầu trong buồng dầu sẽ đi qua van con trượt chảy về thùngchứa dầu Chuyển động ngược trở về vị trí không làm việc do lò so hoặc do trọng lượng của pit tông đảm bảo Để tránh rò rỉ dầu và tăng kín khít cho cặp pit tông – xi lanh, người ta phải

dùng các vòng gioăng hoặc sec măng trên pit tông và trên các cổ trục Điều này chính là yếu điểm chung của xi lanh thuỷ lực cũng như xi lanh khí nén, vì nó làm tăng ma sát và khó xác định chính xác hệ số ma sát.

+ Động cơ thủy lực : Khác với các xi lanh, động cơ thuỷ lực tạo ra chuyển động tròn xoay

Có ba loại động cơ thuỷ lực: Động cơ bánh răng, động cơ cánh gạt và động cơ pit tông

Động cơ bánh răng: Không giống như bơm bánh răng mà là thiết bị tạo ra mô men kéo và chuyển động tròn xoay Dưới tác động của áp lực chất lỏng trên đầu vào, làm đẩy các bánh răng ăn khớp quay Chiều của động cơ bánh răng có thể đảo ngược lại được

.Động cơ bánh gạt: Mô men quay được tạo ra bởi áp lực tác động lên cánh gạt Cánh gạt trượt ra và trượt vào trong rãnh rô to Tải được gắn vào đầu trục của rô to Các cánh gạt được tì chặt vào bề mặt của động cơ nhờ các lò xo nằm trong rạnh của cánh gạt Chiều cao của cánh gạt thay đổi trong quá trình làm việc do cần tạo ra chênh lệch về lưu lượng giữa đầu

ra và đầu vào Nếu không có sự chênh lệch tâm thì động cơ loại này không thể quay được, do cân bằng áp lực

.Động cơ pit tông: Động cơ pit tông cũng có hai loại là động cơ hướng trục và động

cơ hướng tâm Đối với động cơ hướng trục thì đĩa gắn pit tông sẽ chuyển động tiến sang bên phải hay bên trái so với vị trí trung tâm Động cơ hướng tâm có kết cấu tương tự bơm hướng tâm

Các thiết bị cơ bản trong hệ thống khí nén:

Ưu điểm của các thiết bị khí nén: Nguồn khí nén có trong tất cả các hệ thống sản xuất công nghiệp, các thiết bị khí nén rẻ tiền và không cần thùng chứa, khí nén có độ co dãn tốt nên có thể hấp thụ được các xung động Nhược điểm: Hệ thống khí nén khá ồn, bộ lọc khí phức tạp

và khí thừa thải phải được xử lý nghiêm ngặt Các cơ cấu chấp hành khí nén gồm các thiết bị sau: Máy nén khí, các loại van, xilanh khí, động cơ khí nén…

- Máy nén khí: Là thiết bị nén không khí ngoài trời lên một áp lực cao bằng cách làm giảm thể tích Máy nén khí có hai loại: Chuyển động thẳng và chuyển động quay

- Các loại van: Phần lớn các van khí nén cũng có các dạng tương tự như van thuỷ lực Có một số điểm khác như van an toàn khí nén khác với van tràn thuỷ lực ở chỗ nếu quá áp thì khíthừa được xả ngay ra môi trường không khí Van khí nén có thể là van con trượt, van điều áp,van tiết lưu hay van servo Các van này cũng có thể được điều khiển bằng cần gạt, nam châm điện hay chính bằng nguồn khí nén

- Xi lanh khí: Xi lanh khí cũng giống như xi lanh thuỷ lực có hai loại là hành trình đơn và hành trình kép Nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau cho nên không cần trình bày thêm

ở đây Hiện nay người ta đã phát triển thêm loại xi lanh khí nén không có trục, nhằm sử dụng trong những không gian hạn chế (hình 2.34) Loại xi lanh không trục sử dụng xi lanh dạng chữ C, có pit tông gắn trực tiếp lên con chạy Để tránh khí thoát ra khỏi xi lanh, người ta đã dùng một kết cấu đặc biệt để làm kín mép chữ C này Một loại khác sử dụng pit tông là một

11 | P a g e

nam châm mạnh Một vòng trượt bên ngoài xi lanh sẽ chạy theo pit tông khi pit tông dịch chuyển vị trí.

- Động cơ khí nén chuyển động xoay: Cũng tương tự như động cơ thuỷ lực chuyển động quay, động cơ khí nén chuyển động quay cũng có hai loại:

Động cơ pit tông hướng tâm tốc độ thấp

Động cơ cánh gạt tốc độ thay đổi

Câu 8: Các loại động cơ điện và một số cơ cấu chuyên dùng trong hệ thống tự động? Các loại động cơ điện:

Động cơ một chiều DC: Động cơ điện một chiều DC từ trường vĩnh cửu, động cơ một chiều kích từ

Động cơ xoay chiều AC: Động cơ xoay chiều vạn năng, động cơ đồng bộ, động cơ cảm ứngĐộng cơ cổ góp điện tử: Động cơ bước, động cơ thời gian, động cơ có bộ nắn dòng bán dẫn SCR

Các thiết bị chuyên dụng trong hệ thống tự động:

a) Máy phát lực áp điện Đây làmột cơ cấu chấp hành năng lượng thấp phần tử áp điện có cấutrúc tinh thể ,khi có điện áp đặt lên hai mặt đối diện của phần tử này làm cho cấu trúctinh thể

bị biến dạng

b) Cuộn hút (nam châm điện )và cơ cấu kéo/đẩy Cuộn hút là một nam châm điện và đôI khi

có lõi thép đj trượt bên trong ,các cuộn hút có thể dùng cho một dảI công suet rất rộng Các cuộn hút công suet nhỏ có thể dùng trong các máy in kim.Các cuộn hút lớn hơn có thể dùng điều khiển van , điều khiển các cơ cấu kéo đẩy trong các van secvo

c) Băng tải là thiết bị dùng để vận chuyển các chi tiết trong hệ thoóng sản xuất tự động Băng tải có hai loại :băng tải căng và băng tải chùng Băng tảI kéo căng có khả năng đàn hoòi cao hơn băng tảI chùng Băng tải chùng dùng để vận chuyển các chi tiết không bị biến dạng như các chi tiết cơ khí các chi tiết hay bị biến dạng ,dễ vỡ được vận chuyển trên băng tải căng cho phép chúng dồn vào nhau

d)Bàn phân độlà một thiết bị hay gặp trong gia công cơ khí.Nó có thể được dùng để quay băng tải hay quay bàn gá chi tiết gia công động cơ của bàn phân độ chạy liên tục và các chuyển động bị ngắt quãngdo cơ cấu con cóc hay do thiết bị điều khiển số

e) Bộ cấp liệu rung là dạng cấp đĩa Giá đỡ đĩa quay, nâng lên và hạ thấp nhờ cơ cấu lệch tâmhay nam châm điện Chi tiết được rung và đẩy tiến theo bước cố định Chi tiết khi đưa vào bộrung phảỉ được định hướng trước Thông thường người ta có gá thêm các cơ cấu định hướng chi tiết

f) Bộ truyền sang hình là thiết bị hay dùng trong các thiết bị như rô bốt nhờ có tỉ số truyền cao,trọng lượng thấp hơn hoặc bằng trọng lượng các bộ truyền răng thông thường

g) Vít me bi là cơ cấu ruyền dẫn hay dùng trong các máy công cụ điều khiển số NC Vít me

bi cho phép đạt độ chĩnh xác vị trí cao khi sử dụng với động cơ bước hạơc động cơ servo.ưu điểm vủa vít me là khử được khe hở và hệ số ma sát

h) Bàn điều khiểnhai trục X-Y là thiết bị điều khiển toạ đọ được tạo bởi hai trục chuyển động tịnh tiến theo hai phưong vuông góc.Máy điều khiển số NC thường sử song bàn điều khiên theo hai trục X_Y (hình 2.63) Kết hợp với dao cắt trên trục Z để gia công chi tiết Mỗi trục được điều khiển độc lập hay phối hợp tuỳ theo kỹ thuật điều khiển lựa chọn Thiết bị này thích hợp choc ho chế tạo các máy cắt laze hay máy cắt plasma hai toạ độ

k) Xe nâng điều khiển tự động (AGV) là loại xe tự hành điều khiển bằng máy tính trung tâm(hình 2.64).Các tuyến đường đi của AGV đã được gắn các nam châm để có thể định vị được được vị trí tức thời của xe Xe này thay thế hoàn toàn chức năng của băng tải

Câu 9: Trình bày khái niệm và phân loại cảm biến? Các thông số đặc trưng của cảm biến?

Khái niệm: “cảm biến”trong tiếng việt chưa thật chính xác với từ tiếng Anh “sensor” hay tiêng pháp”capteur”vì nghĩa cảm biến trong tiếng việt có phần hẹp hơn Cảm biến đôi khichỉ là các trang bị đơn giản dạng như các công tắc mini ,các công tắc hành trình ,các thanh lưỡng kim (bimetal)v v

Cảm biến có nhiệm vụ tiếp nhận các tín hiệu, biến đổi chúng thành các đại lượng dễ

xử lý và chuyển đến cho thiết bị điều khiển Ví dụ: Sơ đồ của hệ thống cảm biến và hệ thống

xử lý thông tin như sau:

Phân loại cảm biến

Có nhiều cách phân loại cảm biến, có thể phân loại theo tín hiệu vào, phân loại theo tín hiệu

ra, phân loại theo cấu tạo…

1-Theo tín hiệu ra, ta có :

- Cảm biến ON/OFF – cảm biến này chỉ có hai trạng thái là có dòng ra khác không hoặc dòng ra bằng không

- Cảm biến tương tự – cảm biến cho tín hiệu ra thay đổi liên tục theo tín hiệu vào

13 | P a g e

- Cảm biến số – cảm biến cho tín hiệu ra dưới dạng xung.

2- Theo tín hiệu vào ta có :

3- Theo bản chất, cấu tạo ta có :

- Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor)

- Cảm biến tiếp cận điện từ (Inductive Proximity Sensor)

- Cảm biến tiếp cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor)

Các cảm biến tiếp xúc được gắn trực tiếp lên đại lượng cần đo và tín hiệu phát ra của chúng

có thể là một đại lượngvật láy có tương quan tỉ lệ với đại lượng được đo.Trong nhóm này có thể có các loại cảm biến sau đây:

- Ten zô mết dùng để đo lực,áp lực thông qua biến dạng

-Biến trở con chạy dùng dể đo vị trí góc hay độ dịch chuyển thẳng

-Biến áp cô cấp dùng đo dịch chuyển thẳng

-Can nhiệt đo nhiệt độ

-Các công tắc cực nhỏ microcontact dùng xác định trạng tháI của máy ,thiết bị

-Cảm biến áp điện dạng da nhân tạo đo lực tiếp xúc trên bàn tay của rô bốt

- Các cảm biến đo lưu lượng dùng điều khiển lưu lượng chất lỏng hay chất khí

-Các cảm biến đo lực,áp lực dùng trong các hệ thống điều khiển lực ,áp ực

-Các cảm biến đo các thành phân hoá học:dùng trong một số hệ thống pha chế các họp chất hoá học

Các cảm biến không tiếp xúc có thể đo được đại lượng cần đo mà không cần tiếp xúc với đại lượng đó Trong nhóm các cảm biến này có thê có các loại sau:

-Các cảm biến điện từ đo khoảng cách nhỏ,phát hiện sự hiện diện

-Các cảm biến điện dung

-Các cảm biến quang học đo khoảng cách ,phát hiện sự hiện diện

-Các cảm biến siêu âm đo khoảng cách,phát hiện sự hiện diện

-Các cảm biến laze đo khoảng cách

-Các cảm biến tốc độ,gia tốc

-cảm biến encoder đo vị trí góc

-Cảm biến résolver đo vị trí góc

-Cảm biến synchro đo vị trí góc

Các máy phát –tacho mét đo tốc độ

-Các cảm biến sử dụng hiệu ứng Doppler :đo tốc độ

-Các cảm biến sử dụng hiệu ứng Hall đo vị trí

-Các camera nhận dạng các chi tiết,vật thể

-Thiết bị đọc mã vạch để nhận dạng các thông tin chứa trên vạch

15 | P a g e

-Thiết bị xác định toạ đọ máy để xác định biên dạng của các chi tiết.

Câu 10: Trình bày đặc điểm và phân loại các thiết bị điều khiển?

- Đặc điểm : Trong hệ thống sản xuất tự động bắt buộc phảicó hệ thống điều khiển tự

động Hệ thống điều khiển tự động có trách nhiệm theo dõi đầu ra và điều khiển cơ cấu chấp hành dể đạ được đầu ra yêu cầu.Hệ thống cảm biến, thiết bị điều khiển, cơ cấu chấp hành tạo thành một hệ kín được gọi là hệ điều khiển mạch kín,hay hệ điều khiển servo hay còn gọi là điều khiển PID

- Phân loại : Các hệ thống điều khiển thương khá phức tạp nên việc phân loại chúng cũng không đơn giản Chúng ta có thể phân loại các hệ thống điều khiển theo các thuật toán điều khiển dùng trong nó hay phân loại theo cấu hình của hệ thống mà không quan tâm đến khía cạnh thuật toán điều khiển sử dụng

Theo các thuât toán điều khển dùng trong các thiết bị điều khiển, chúng ta có các thiết bị điềukhiển sau:

- Điều khiển dạng đóng ngắt ON/OFF

- Điều tỉ lệ(tuyến tính) P

- Điều khiển tỉ lệ – vi phân

- Điều khiển tổ hợp PID

Theo cấu hình của hệ thống điều khiển, có thể là tổ hợp năm kỹ thuât điều khiển trên đây, chúng ta có thể có hệ thống điều khiển sau;

- Điều khiển nhiều vòn kín

- Điều khiển bằng tông hợp trực tiếp

- Đièu khiển thíc nghi

- Điều khiển trượt

- Điều khiển tiền định (PREDICTIVE)

- Điều khiển CASCADE

Câu 11: Xác định các thông số của hệ điều khiển servo?

Trả lời :

Cảm biến

H W

Vớ dụ về hệ thống điều khiển servo của mỏy NC cho hỡnh trờn Hệ này điều khiển vị trớ của bàn mỏy bằng một chuỗi cỏc vị trớ đi qua vị trớ cắt của dao Đầu vào của hệ thống là tớn hiệu sốdo mỏy tớnh cung cấp được chuyển đổi thành tớn hiệu điện một chiều,nhờ cầu chuyển đổi D/A tớn hiệu số chuyển thành tớn hiệu liờn tục (tượng tự)

Điện ỏp một chiều được giữ cố định cho đến khi chương trỡnh NC thay đổi nú.Điện ỏp một

chiều ở đầu vào cú thể trong khoảng từ 0 đến 10V và nú tương ứng với vị trớ yờu cầu của bàn mỏy trong hệ điều khiển servo này Trong trường hợp bàn mỏy cú thể dịch chuyển tối đa (mó)

là 50cm thỡ 0V ứng với vị trớ 50cm

Ban đầu bàn mỏy đang ở vị trớ 0cm tương ứng với tớn hiệu phản hồi 0V Khi đầu cú tớn hiệu

là 5V tượng ứng với 25cm ,thỡ sai số điều khiển đ ra từ bộ khuyếch đại sai số là E=5V-0V=5V

17 | P a g e

Dao cắt Chi tiết

Động cơ một chiều Vít me bi

Bứơc 0.5 mm/vòng

Bàn máy

Cảm biến vị trí 50cm

0

Bộ khuyếch đại K=20

+10V/-10V

Chuẩn vào

D/A PC

Điện trở để giảm điện

áp xuống 0-10V

20V

+10V/-10V 3vg.s-1/V

Hình 2.99.Hệ servo điều khiển vị trí

Trong hệ servo này thì cơ cấu cấp hành bao gồm các phần tử sau: bộ khếch đại,động cơ một chiều DC và bộ truyền trục vít me Điện áp 5V là rất thấp để có thể điều khiển được độg

cơ ,do đó nó phải được khuếch đại công suất lên.Động cơ DC biến điện áp vào thành mô men kéo và làm nó quay Trục vít me biến chuyển động quay thành một chuyển động tịnh tiến với bước tiến 5mm/vòng.Hệ số khuyếch đại của toàn bộ các phần tử này là : Kt=Ka.Km.Kv

Trong đó Ka – hệ số khuyếch đại của bộ khuyếch đại công suất và bằng 20V đầu ra /1Vđầu vầo

Km- hệ số khuyếch đại của động cơ và bằng 3vg/SV

Kv- hệ số truyền đI của vít me bi và bằng 5mm/vòng

Hệ thống khuyếch đại toàn bộ hệ thống sẽ là :

H - hàm truyền của khâu hạ áp.

Hàm truyền của khối phản hồi là:

Câu 12: Trình bày khái niệm và phân loại hệ thống điều khiển tự động? Chức năng của

hệ thống điều khiển.

Khái niệm: Hệ thống điều khiển tự động là toàn bộ những thiết bị đảm bảo cho một nhóm

đối tượng thực hiện nhiệm vụ để đạt mục đích

Ví dụ: Trong sản xuất thì đối tượng được điều khiển là các máy còn nhiệm vụ là thực hiện các quá trình công nghệ để đạt chất lượng sản phẩm Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống

mà tất cả các chức năng điều khiển của nó được thực hiện không có sự tham gia trực tiếp của con người

Phân loại hệ thống điều khiển tự động:

a Hệ thống điều khiển chương trình không theo số:

Các hệ thống điều khiển chương trình không theo số bao gồm: Hệ thống điều khiển hành trình, hệ thống điều khiển bằng cam và hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình

- Hệ thống điều khiển hành trình:

Được dùng để chuyển động hoá chuyển động thẳng của dụng cụ cắt hoặc của cơ cấu khác của máy với tốc độ cố định Chiều dài quãng đượng được xác định bằng cách gá cữ chặn trên các tang trống, trên các thước hoặc trực tiếp trên máy Các cữ chặn có thể thực hiện chức năng của cơ cấu giới hạn chuyển động được gọi là cữ chặn cứng

Trên các dây chuyền tự động hệ thống điều khiển hành trình được dùng để điều khiển hành trình cho các máy tổ hợp đứng cạnh nhau, để truyền lệnh từ máy này sang máy khác, để điều khiển các chu kỳ làm việc của các đầu dao, của các bàn máy

- Hệ thống điều khiển bằng cam:

Hệ thống điều khiển bằng cam cung cấp thông tin trên prophin của cam Cơ sở của hệ thống này là các cơ cấu cam kết hợp với các cơ cấu tay đòn

Hệ thống cam thực hiện hai chức năng đồng thời là: Cơ cấu sinh lực và cơ cấu điều khiển

Hệ thống cam được chia ra các loại: Cam hình trụ

- Hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình:

Được dùng để tự động điều khiển tốc độ và dịch chuyển các cơ cấu chấp hành của máyTrong các hệ thống này thì thông tin cho trước nhờ dưỡng chép hình cung cấp Các hệ thống điều khiển dưỡng chép hình được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công cụ để gia công các trục bậc và bề mặt định hình trong sản xuất hàng loạt vừa

Hệ thống điều khiển dưỡng chép hình được chia làm hai loại: Hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình tác động trực tiếp và tác động gián tiếp

b Hệ thống điều khiển số

19 | P a g e

Là hệ thống điều khiển mà mỗi hành trình được điều khiển theo số Mỗi một thông tin đơn

vị ứng với một dịch chuyển gian đoạn của cơ cấu chấp hành Đại lượng này gọi là khả năng giải quyết của hệ thống hay còn gọi là giá trị xung Cơ cấu chấp hành có thể dịch chuyển với một đại lượng bất kỳ nào ứng với giá trị các xung

Hệ thống điều khiển số được chia ra các loại:

- Hệ thống điều khiển NC (Numerical Coutrol): Là hệ thống đơn giản với hạn chế các kênh thông tin Hiện nay hệ thống NC vẫn còn thông dụng

- Hệ thống điều khiển CNC (Computer Numerical Coutrol): Hệ thống này có sự tham gia của máy tính

- Hệ thống điều khiển thích nghi: Là một trong những phương pháp hoàn thiện hệ thống điều khiển CNC

Chức năng của hệ thống điều khiển tự động:

- Thực hiện các chuyển động hành trình và các chuyển động chạy không của các cơ cấuchấp hành theo một tuần tự đã định trước trong một phạm vi cho phép

- Đảm bảo hoạt động của các nhà máy theo nhịp và tuần tự xác định

- Đảm bảo dừng máy khi có sự cố xảy ra

- Điều chỉnh quá trình công nghệ để đảm bảo chất lượng gia công

- Kiểm tra sai số kích thướng và sai số hình dáng của chi tiết

- Điểu khiển dây chuyền tự động khi cần điều chỉnh để chuyển đối tương gia công

- Tính số lượng sản phẩm được sản xuất ra

- Báo tín hiệu về quy trình công nghệ, tình trạng máy để cán bộ, công nhân có biện pháp xử lý

Câu 13: Trình bày khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển không theo số?

Khái niệm: Các hệ thống điều khiển chương trình không treo số bao gồm hệ thống điều

khiển hành trình (nhờ cữ chặn); hệ thống điều khiển bằng cam và hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình

Đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển không số:

a) Hệ thống điều khiển hành trình

Hệ thống điều khiển hành trình được dùng để tự động hoá chuyển động của dụng cụ cắt (hoặccủa cơ cấu khác của máy) với tốc độ cố định Chiều dài quãng đường được xác định bằng cách gá cữ chặn trên tang trống,trên các thước hoặc trực tiếp trên máy.Các cữ chặn có thể thực hiện chức năng của cơ cấu giới hạn chuyển động

b) Hệ thống điều khiển bằng cam

Hệ thống điều khiển bằng cam cung cấp thông tin trên prophin của cam.Cơ sở của hệ thống này là các co cấu cam kết với các co cấu tay đòn (hoặc không có tay đòn)

Hệ thống cam thực hiện hai chức năng đồng thời sau:

- Cơ cấu sinh lực

- Cơ cấu điều khiển

c) Hệ thống điều khiển trục phân phối

Hệ thống điều khiển bằng trục phân phối có kết cấu đơn giản,độ cứng vững cao và đản bảo đựoc độ chính xác gia công Nhược điểm của các hệ thống điều khiển này là quá trình thay thế các cam rất phức tạp, tính vạn năng của chúng thấp Bởi vì ngoài các cam còn cần phải cóthêm các cơ cấu tay đòn (làm cho kết cấu thêm phức tạp)

Các hệ thống điều khiển bằng trục phân phối được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hang loạt lớn và hàng khối.Tuy nhiên chúng cũng được sử dụng trong sản xuất hàng loạt khi ứng dụng phương pháp gia công nhóm

d) Hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình

Hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình được dùng để tự động điều khiển tốc độ và dịch chuyển của cơ cấu chấp hành của máy

Trong các hệ điều khiển này thì thông tin cho trước nhờ dưỡng chép hình cung cấp.Các hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình được sử dụng rộng rãi trong các máy công cụ để gia công các trục bậc và các bề mặtđịnh hình trong sản xuất hàng loạt vừa Nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng dưỡng chép hình là cần phải chế tạo chính xác dưỡng chép hình, rất khó tực hiện tự động hoá quá trình gá đặt dưỡng chép hình,qui luật chuyển động theo prophincủa dưỡng chép hình có độ chính xác không cao

Câu 14: Nêu sự giống và khác nhau giữa hệ thống điều khiển hành trình và bằng dưỡng (bằng cam)

Giông nhau: Tự động hóa chuyển động của dụng cụ cắt (hoặc cơ cấu khác của máy ) với

Hệ thống điều kiển bằng cam

+Điều kiển chuyển động song phẳng , cơ cấu vừa sinh lực vừa điều kiển.Cơ sở của hệ thống là cơ cấu cam kết hợp với cơ cấu tay đòn (hoặc không có )

21 | P a g e

Câu 15: Trình bày khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển bằng số?

Khái niệm: Điều khiển số là hệ thống điều khiển mà mỗi hành trình được điều khiển theo

số.Mỗi một thông tin đơn vị ứng với một dịch chuyển gián đoạn của cơ cấu chấp hành.Đại lượng này có tên gọi là ‘khả năng giải quyết’của hệ thống hay còn gọi là giá trị xung Cơ cấuchấp hành có thể dịch chuyển với một đại lượng bất kỳ nào ứng với giá trị các xung

Đặc điểm và phạm vi ứng dụng: khi biết giá trị xung q và đại lượng dịch chuyển L của cơ

cấu chấp hành có thể xác định được số lượng xung N cần thiết tác động để có lượng dịch chuyển L:

L=q.n (3.4)

Số lượng xung N được ghi trên kênh thông tin được gọi là một chương trình xác định đại lượng thông tin kích thước.Các thông tin cần thiết được ghi trên các băng đục lỗ, băng từ,đĩa mềm hoặc bộ nhớ của máy vi tính Số lượng thông tin được ghi trong một hệ thống mã hoá nhất định

Sử dụng hệ thống điều khiển số cho phép đạt được các mục đích sau:

- Tự động hoá các thiết bị sản xuất với khả năng linh hoạt cao,có nghĩa là khả năng điều chỉnh nhanh các máy hoặc dây chuyền để thay đổi đối tượng gia công

- Hiệu chỉnh chương trình gia công rất dơn giản và nhanh chóng khi đối tượng gia công có thay đổi về kết cấu

- Tổ chức lập trình tập trung (có thể lập trình ở ngoàI nhà máy)và có thể chuyển chương trình gia công từ trung tâm tới các nhà máy bằng điện thoại ,fax hoặc bằng thư tín qua bưu điện

- Các chương trình có thể được lưu trữ để sử dụng lại

- Có thể lập trình tự động (với sự trợ giúp của máy vi tính) để nâng cao năng suet và độ chínhxác gia công

Câu 16 : Nêu sự giống và khác nhau của hệ thống NC và CNC?

Giống nhau : gia công theo chương trình đã được thiết lập sẵn từ trước, được lưu vào trong

bộ nhớ của máy và chương trình có thể được sử dụng lại

Có thể gia công một cách chính xác các kích thước cần gia công

Khác nhau : Với hệ điều khiển NC sau khi mở máy,các lệnh thứ nhất, thứ hai được đọc.Chỉ sau khi quá trình đọc kết thúc,máy mới bắt đầu thực hiện lệnh thứ nhất.Trong thời gian này thông tin của lệnh thứ hai vẫn nằm trong bộ nhớ của hệ thống điều khiển.Sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh thứ nhất,máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ 2 (lấy từ bộ nhớ ra).Trong khi thực hiện lệnh thứ hai hệ điều khiển đọc lệnh thứ ba (được đua vào chỗ của bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa được giả phóng ra)

Còn với hệ điều khiển CNC thìđặc điểm chính của hệ thống điều khiển CNC là có sự tham gia của máy vi tính.Các nhà chế tạo máy CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các chương trình gia công chi tiết và cả chương trình hoạt động của bảnthân nó Trong hệ thống điều khiển CNC chương trình có thể được nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh bằng tay từ bàn điều khiển Các lệnh điều khiển không chỉ được viết cho từng chuyển động riêng lẻ

mà còn cho nhiều chuyển động cùng lúc Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chương trình và như vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy

Câu 17 : Nêu sự giống và khác nhau của hệ thống CNC và DNC?

- Giống nhau : hệ thống CNC và DNC thực chất là những máy CNC

- Khác nhau : CNC là chỉ gồm 1 máy CNC riêng biệt hoạt động do con người điều khiển trực tiếp trên máy Còn DNC là một hệ thống bao gồm nhiều máy CNC được nối kết với một máytính trung tâm qua đường dẫn đữ liệu Mỗi một máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin, máy tính trung tâm có thể nhận những thông tin từ các bộ điều khiển CNC để hiệu chỉnh chương trình hoặc để đọc những dữ liệu từ máy công cụ

Câu 18: Trình bày khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển thích nghi?

Khái niệm: Thích nghi là quá trình thay đổi thông số và cấu trúc hay tác động điều khiển trên

cơ sở lượng thông tin có được trong quá trình làm việc với mục đích đạt được một trạng thái nhất định, thường là tối ưu khi thiếu lượng thông tin ban đầu cũng như khi điều kiện làm việcthay đổi hay:

Điều khiển thích nghi là tổng hợp các kỹ thuật nhằm tự động chỉnh định các bộ phận điều chỉnh trong mạch điều khiển nhằm thực hiện hay duy trì ở một mức độ nhất định chất lượng của hệ khi thông số của quá trình được điều khiển không biết trước hay thay đổi theo thời gian

Đặc điểm của điều khiển thích nghi:

Hệ thống điều khiển thích nghi có tính đến những tác động bên ngoài của hệ thống công nghệ để điều chỉnh chu kỳ gia công nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tố đó tới độ chính xác khi gia công

Điều khiển thích nghi có thể ổn định được công suất cắt, momen cắt hay nhiệt độ cắt

Hệ có chức năng giám sát, hiệu chỉnh on-line tốc độ trục chính và lượng chạy dao để duy trì lực cắt dưới giới hạn cho phép

Điều khiển thích nghi là một trong những phương pháp hoàn thiện máy công cụ CNC.Các máy CNC thông thường có chu kỳ gia công cố định đã được xác định ở phần tử mang chương trình và như vậy cứ mỗi lần gia công chi tiết khác, chu kỳ lại lặp lại như cũ, không có

sự thay đổi nào, chương trình điều khiển như vậy không được điều chỉnh khi có các yếu tố công nghệ thay đổi

23 | P a g e

Phạm vi ứng dụng:

Điều khiển thích nghi sử dụng sự nhận dạng trực tuyến các thông số của quá trình, hoặc sự điều chỉnh của độ lợi bộ điều khiển, do đó đạt được đặc tính bền vững mạnh mẽ Điều khiển thích nghi đã được ứng dụng lần đầu trong công nghiệp không gian vào những năm 1950, và làm nên sự thành công trong lĩnh vực này

Ứng dụng điều khiển thích nghi để nâng cao khả năng công nghệ của máy công cụ điều khiển

số, thiết bị giám sát, đo lường kỹ thuật số, kỹ thuật ĐKTN máy công cụ đã có tiến bộ đáng kể

và đã có sản phẩm thương mại

Ứng dụng điều khiển thích nghi (ĐKTN) là giải pháp tích cực, dựa trên sự giám sát trực tuyến các thông số đầu ra của quá trình công nghệ và hiệu chỉnh các thông số đầu vào theo thời gian thực Nâng cao chất lượng cho các hệ điều khiển truyền động đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: điều khiển tay máy, các trục truyền động của máy CNC Các nghiên cứu gần đây trên thế giới và trong nước chứng tỏ rằng máy CNC có ĐKTN mang lại hiệu quảkinh tế, kỹ thuật rất cao

Vi dụ: Hệ thống chống bó phanh có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng khi phanh và tính dẫn hướng của ôtô Đa số các bộ điều khiển ABS có bán ở trên thị trường đều dựa trên nguyên lý điều khiển on-off Trên các xe ôtô hiện đại đều được trang bị ở mỗi bánh

xe một bộ điều khiển ABS, mục đích là để điều khiển độ trượt tương đối giữa bánh xe và mặtđường khi phanh

Câu 19: Vai trò và chức năng của hệ thống vận chuyển và tích trữ chi tiết gia công trong hệ thống tự động?

-Biến máy bán tự động thành máy tự động, dây chuyền sản xuất thành dây chuyền tự động.-Mang lại hiệu quả kinh tế nhờ giảm thiểu tổn thất về thời gian

-Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân đặc biệt trong các môi trường độc hại, nhiệt độ cao, phôi có trọng lượng lớn…

Cấp, vận chuyển và lưu giữ phôi tự động phải được giải quyết trên cơ sở của các quá trình gia công cụ thể, trình độ thiết bị và độ chính xác yêu cầu Quá trình cấp phôi phải được thực hiện nhanh tin cậy

Câu 20: Trình bày đồ gá vệ tinh để cấp phôi cho các trung tâm gia công và máy CNC?

Để cấp phát phôi và dụng cụ cắt cho các trung tâm gia công và máy CNC người ta sử dụng các phần tử hỗ trợ được bổ sung thêm các chuẩn gá lắp như phiến gá,ngăn chứ, ổ, đồ gá vệ tinh,trục gá

Các phiến gá có nhiều cấu trúc và chức năn khác nhau,nhưng phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật sau:

-Có độ chính xác vị trí cao khi gá đặt

-Có độ cứng vững và ổn định cao

-Có độ tin cậy cao,tránh được ảnh hưởng của phoi và dung dich bôi trơn

-Có sự đồng nhất về kích thước và độ chinh xác định vị

Để kẹp chặt các phiến gá có thể dùng các cơ cấu cơ khí hoặc thủy lực.Để dịch chuyển phiến

gá có thể dùng các cơ cấu vận chuyển bước,động cơ thủy lực

Một loại phiến gá thông dụng đó là các phiến gá dùng để chứa phôi tròn xoay,cấp cho các trung tâm tiện.Các phiến gá này có cấu tạo hình khung,trên có bộ gá phụ cho phép kẹp chặt chi tiết trong mâm cặp hoặc trên mũi tâm.các phiến gá dạng này cùng các chi tiết có thể được

bố trí thành dãy,hoặc đặt trong máng chứa hình khối V

Trên các phiến gá thông tin về quá trình kẹp chặt chi tiết từ hệ thông điều khiển qua bộ cảm biến hồng ngoại sẽ cho phép chọn lựa và kiểm tra tự động áp suất kẹp chặt yêu cầu.khi sử dụng các phiến gá cùng robot dạng cổng,chúng ta có thể tạo ra nhiều cấu trúc đa dạng.Dịch chuyển của ổ chứa có thể thực hiện trong mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng

Đồ gá vệ tinh được chia thanh các loại sau đây:

- Đồ gá vệ tinh được dùng để định vị và kẹp chặt chi tiết , còn kẹp chặt đồ gá vệ tinh được thực hiện bằng đồ gá của máy

- Đồ gá vệ tinh mà định vị mà định vị chi tiết đó đượ thự hiện bằng một số cơ cấu chuyên dùng ở vị trí đầu của dây chuyền ,còn vị trí cố định của chi tiết trên đồ gá vệ tinh được đảm bảo bằng kẹp chặt

- Đồ gá vệ tinh được chế tạo với độ chính xác cao và dùng các miếng đệm ,ống lót từ thép hợp kim cho nên giảm được sai số chuẩn cho các chi tiết khi định vị trên đó và giảm độ mòn của đồ gá

- Đồ gá vệ tinh được dùng để gia công các chi tiết có độ cứng vững tháp mà khi gia công takhông muốn dùng các chốt tỳ phụ bởi vì dùng các chốt tỳ phụ ở các đồ gá của máy trên dây chuyền tự động sẽ làm cho kết cấu của đồ gá phức tạp hơn ,làm giảm độ ổn định của ngên công ,làm tăng chu kì gia công

Phương án định vị chi tiết trên đồ gá vệ tinh phụ thuộc vào hình dáng và kết cấu của chi tiết Thông thường người ta dùng những phương pháp định vị sau đây:

- Một mặt phẳng và hai lỗ (các chi tiết dạng hộp )

- Mặt phẳng và lỗ giữa hoặc mặt trụ ngoài và gờ ,lỗ và vấu chống xoay

- Mặt phẳng và vành ngoài của chi tiết < các chi tiết dạng càng >

Trong một số trường hợp khi định vị chi tiết theo mặt phẳng và hai lỗ ,chi tiết di chuyển tren

đồ gá vệ tinh thường không càn kẹp chặt ,mà quá trình kẹp chặt chi tiết cùng đồ gá vệ tinh

25 | P a g e

được thực hiện tại các vị trí gia công.như vậy ,kết cấu của đồ gá vệ tinh sẽ đơn giản hơn nhiều

Câu 21: Phân tích các của cơ cấu cấp phôi kiểu phễu, ổ chứa và cấp phôi rung động?

Cơ cấu cấp phôi kiểu phễu và ổ chứa: Là một cơ cấu cấp phôi kiểm điểu hình Nó gồm phễu với dẫn động độc lập và đĩa cấp, cơ cấu định hướng, cơ cấu gạt phôi thừa và máng dẫn phôi.Để giảm không gian của phễu chính, đôi khi người ta sử dụng thêm một phễu phụ Trong trường hợp này, trong phễu chỉ cần một số lượng chi tiết vừa đủ để quá trình định hướng và việc cầm nắm xảy ra dễ dàng.Tại cửa ra của phễu, phôi có thể bị kẹt lại thành đống,ảnh hưởng đến nhịp độ làm việc của cơ cấu cấp phôi Điều này càng dễ xảy ra đối với các chitiết có l/d > 4 hoặc có hình dáng phức tạp Bằng cách thiết kế hình dáng phễu hợp lý, sử dụngcác cơ cấu xáo trộn, cắt dòng… có thể loại bỏ được hiện tượng trên

Câu 22: Cơ cấu cấp và kẹp phôi thanh trên các máy tự động?

Để cấp và kẹp phôi thanh trên các máy tự động, người ta sử dụng các chấu kẹp đàn hồi chuyên ding Tồn tại một số phương pháp cấp phôi thanh như sau:

Cấp phôi qua lỗ trục chính bằng châu kẹp đàn hồi ,chấu kẹp đàn hồi chêm và chấu chêm, cơ cấu đẩy nhờ trọng lực (qủa nâng, xi lanh thuỷ khí ); con lăn ma sát phía sau trục chính ; nhờ trọng lượng bản thân phôI gia công khi đặt nằm nghiêng hay thẳng đứng

Cấp phôi bên ngoài trục chính nhờ tay máy, mâm cặp kéo dài, bàn dao có dịch chuyểndọc

Thông dụng nhất là cơ cấu chấu cấp 4, ống cấp 3, bàn trượt và cữ chặn Trong các cơ cấu lò

xo – cam và cam, (hình 4.12.a) cấp phôi thực hiện nhờ lò xo 1, kẹp chặt thực hiện nhờ cam 7.Chiều dài hành trình bàn trượt 2 nhờ xác định vị trí của khớp nối 5 trên đầu thanh đòn 5(R = var – biến thay đổi) Trong các cơ cấu có dẫn động thuỷ lực hoặc khí nén (hình 4.12.c), chiều dài hành trình bàn trượt 2 và píttông 5 khi kẹp chặt được điều chỉnh nhờ cữ chặn 8

Câu 23: Khái niệm, chức năng của hệ thống vận chuyển và cung cấp dụng cụ tự động? Khái niệm: Hệ thống vận chuyển và cung cấp dụng cụ tự động là không có sự can thiệp của

con người trong quá trình hoạt động của nó Do đó, toàn bộ các trang thiết bị của hệ thống phải đảm bảo được tất cả các công việc của con người trong quá trình hoạt động như các thaotác nâng chuyển, lắp ráp, kiểm tra lẫn cả quản lý số liệu lưu trữ

Chức năng của hệ thống vận chuyển và cung cấp dụng cụ tự động:

- Thực hiện các chuyển động hành trình và các chuyển động chạy không của các cơ cấu chấp hành theo một tuần tự đã định trước vói các tốc độ trong phạm vi cho phép

- Đảm bảo dừng máy theo nhịp và tuần tự xác định

- Điều chỉnh quá trình công nghệ và sai số hình dáng của chi tiết

- Điều khiển dây chuyền tự động khi cần điều chỉnh để chuyển đối tượng gia công

- Tính số lượng sản phẩm được sản xuất ra

- Báo tín hiệu về qui trình công nghệ, tình trạng máy để cán bộ, công nhân có biện pháp xử lý

Câu 24: Các yêu cầu đối với một hệ thống cấp phát và kẹp chặt dụng cụ tự động?

Thông thường quá trình gia công các chi tiết được thực hiện tuần tự bằng nhiều dụng cụ khác nhau, do đó trên các thiết bị tự động hóa yêu cầu một bộ dụng cụ tương ứng đã được lắp đặt

và điều chỉnh sẵn trong các đài dao hoặc chuôi côn chuyên dùng việc gá đặt dụng cụ cắt vào

cơ cấu công tác của máy, kẹp chặt và lấy chúng ra Vì thế đòi hỏi phải có một cơ cấu chuyên dùng để thực hiện những việc đó

27 | P a g e

Các yêu cầu cơ bản của hệ thống cấp phát và kẹp chặt dụng cụ tự động :

 Ổ chứa dao phải có dung lượng đủ lớn

 Dụng cụ phải được giữ trong ổ với độ tin cậy cao

 Thời gian thay thế dụng cụ là ít nhất

 Dụng cụ phải được giữ chặt trong tay máy khi thay thế tự động

 Chuôi dao và đài gá dao phải được định vị chính xác vào vị trí công tác

 Khoảng cách giữa ổ dụng cụ và vị trí công tác là ngắn nhất

 Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải được thiết kế và bố trí sao cho nó không chạm vào phôi khi thay thế dụng cụ tự động

 Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải có độ tin cậy làm việc cao

 Tránh làm bẩn các bề mặt lắp ráp của chuôi và đài gá dụng cụ

 Kẹp chặt dụng cụ cắt phải đảm bảo nhanh chính xác và lực kẹp phải đảm bảo khi gia công không bị xê dịch hoặc xoay khỏi vị trí đã định vị

 Sử dụng , bảo dưỡng tiện lợi , đáp ứng yêu cầu an toàn

Câu 25:Trình bày yêu cầu phôi và chủng loại chi tiết trên giây truyền tự động?

a) Yêu cầu đối với phôi gia công trên dây chuyền tự động

Gia công trên dây chuyền tự động phải đảm bảo được độ ổn định kích thước va chất lượng vật liệu.Phạm vi biến động của độ cứng vật liệu để chế tạo chi tiết có độ chính xác cao phảI nhỏ hơn phạm vi biến động cho phép của độ cứng theo tiêu chuẩn.Chẳng hạn ,phạm vi biến đông của độ cứng phôi để chế tạo thân xi lanh từ gang xám không đươc vượt quá HB20,trongkhi đó theo tiêu chuẩn thì phạm vi biến động của độ cứng cho phép la HB71.Phạm vi biến động độ cứng giảm cho phépgia công lỗ đạt cấp chính xác 1 hoặc cấp chính xác 2.Lượng dư gia công của chi tiết không đươc quá lớn hoặc quá nhỏ.Cả hai trường hợp trên đều làm giảm

độ chính xác gia công và giảm tuổi bền của dao Kích thươc khuôn khổ của chi tiết máy không đươc dao động quá lớn ,bỏi vì phôI có kích thước quá lớn sẽ bị kẹt khi di chuyển <trên

cơ cấu vận chuyển phôI >và phôI có kích thước nhỏ sẽ bị lọt trên cơ cấu vận chuyển

Độ cứng bề mặt đúc tăng cục bộ sẽ làm gãy dao khi gia công.Các đậu ngoót,đậu rót có thể làm cho chi tiết bị kẹp khi di chuyển từ nguyên công này sang nguyên công khác.Các phôI thép đúc cần đạt chất lượng đồng đều để tạo điều kiện gia công thuận lợi

b) Chủng loại chi tiết gia công trên dây chuyền tự động

Trên các dây chuyền tự động người ta thường gia công các chi tiết dạng hộp lớn và các chi tiết có hình dáng phức tạp với yêu cầu phải gia công qua nhiều bước Các chi tiết đó là các vỏ

động cơ ôtô ,máy kéo,vỏ hộp tốc độ,vỏ hộp chạy dao,vỏ máy bơm,nắp vòng bi,trục khuỷu,vỏ động cơ điện,các loại ống nối,…….

Phần lớn các chi tiết trên đây đều được chế tạo trên các dây chuyền tự động trong các nhà máy chế tạo ôtô,may kéo ,động cơ và các nhà máy chế tạo phụ tùng

Tất cả các nguyên công được thự hiện trên các máy riêng lẻ đều có thể thực hiện trên các dây chuyên tự động Trong những năm gần đây , người ta chế tạo thêm nhiều dây chuyền tự động có thêm những máy chuốt mặt phẳng va may cán lỗ

Câu 26:Trình bày độ chính xác gia công trên giây chuyền tự động và độ ổn định của dây chuyền tự động?

a) Độ chính xác gia công trên giây truyền tự động:

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm độ chính xác gia công chi tiết trên một số dây chuyền tự động của các nước công nghiệp phát triển cho thấy khoảng phân bố thực của các thông số nghiên cứu nằm trong khoảng 30  70% dung sai cho phép Điều đó có nghĩa là dự trữ độ chính xác là 3,3  1,42

Trước đây dây chuyền tự động chỉ được nghiên cứu ở khía cạnh kết cấu để nâng cao năng suất, còn độ chính xác chỉ được nghiên cứu trong sản xuất khi có phế phẩm

Gần đây dây chuyền tự động được nghiên cứu để có phương pháp nâng cao chính xác kích thước, độ chính xác hình dáng và vị trí tương quan của chi tiết gia công Như vậy, đối tượng của nghiên cứu dây chuyền tự động là chi tiết gia công thông qua các thông số của độ chính xác cần đạt Quá trình nghiên cứu dây chuyền tự đọng phải phản ánh được nội dung chính của quy trình công nghệ trên dây chuyền đó Những nội dung đó là:

1 Phân tích yêu cầu của phôi để đạt độ chính xác gá đặt và để tính lương dư gia công

2 Chọn phương pháp gia công và số bước cần thiết để gia công các bề mặt quan trọng

3 Tập trung các bước ở mỗi vị trí với mức độ tối ưu xuất phát từ điều kiện chất tải và độ chính xác yêu cầu

4 Chọn chế độ cắt hợp lý để đạt độ chính xác yêu cầu

5 Chọn sơ đồ gá đặt và đồ gá để đạt độ chính xác gia công

6 Chọn hướng tiện dao trên cơ sở yêu cầu của độ chính xác gia công

8 Phân tích độ chính xác của các vị trí làm việc của dây chuyền vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công

9 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mòn theo thời gian của các cơ cấu trên dây chuyền tới độ chính xác gia công

29 | P a g e

Kết quả nghiên cứu sẽ được dùng để phát hiện những nguyên nhân gây ra sai số gia công, để lập quy trình công nghệ tối ưu và tính toán độ chính xác khi thiết kế dây chuyền tự động nhằm nâng cao độ chính xác gia công chi tiết

Quá trình nghiên cứu phải tiến hành một cách triệt để, phải tính đến mối quan hệ giữa tất cả các giai đoạn sản xuất (kể cả quá trình gia công thô) và ảnh hưởng của tất cả các cơ cấu của dây truyền tự động

b) Độ ổn định của dây chuyền tự động:

Độ ổn định của dây chuyền tự động là khả năng sản xuất liên tục các sản phẩm theo sản lượng đã định trong suốt thời gian hoạt động Độ ổn định của dây chuyền tự động càng thấp thì năng suất càng thấp và sự khác nhau giữa năng suất thực tế và năng suất chu kỳ càng lớn Như vậy, độ ổn định của dây chuyền tự động là mức độ năng suất và mức độ thực hiện các khả năng theo qui trình công nghệ và theo kết cấu của máy Độ ổn định của dây chuyền tự động thấp không chỉ giảm năng suất của dây chuyền mà còn tăng số công nhân điều chỉnh dây chuyền, tăng chi phí cho phục vụ và sửa chữa

Vấn đề ổn định của dây chuyền tự động thực chất là vấn đề năng suất của dây chuyền với số công nhân phục vụ và sữa chữa là ít nhất

Độ ổn định của dây chuyền tự động được đánh giá bằng sự hoạt động liên tục, có khả năng sửa chữa, đồng thời cả tuổi thọ của các cơ cấu máy Số lần điều chỉnh dây chuyền càng ít, tuổi bền dụng cụ, độ chóng mòn của chi tiết càng cao, thời gian phục hồi khả năng làm việc, càng ngắn, thời gian sửa chữa càng ngắn, có nghĩa là thời gian ngừng hoạt động càng ngắn,

độ ổn định của dây chuyền tự động sẽ càng lớn

Câu 27: Lập quy trình công nghệ cho dây chuyện tự động? Đặc điểm công nghệ của một

số nguyên công trên giây truyền công nghệ?

Trả lời :

a) Lập quy trình công nghệ cho dây chuyền tự động:

Quy trình công nghệ gia công chi tiết trên dây chuyền tự động phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ thiết kế ,đồng thời cũng phảI thích ứng với các đặc điểm của dây chuyền tự động Phương pháp lập quy trình công nghệ cho dây chuyền tự động được tiến hành theo ba giaii đoạn sau đây :

Giai đoạn 1:

Ở giai đoạn 1 ,đối với từng bề mặt phải chọn phương pháp gia công thích hợp và xác định

số bước gia công cần thiết tuỳ thuộc vào độ chính xác và độ nhám bề mặt

Ngoài ra ,đối với mỗi bước phảI xác định các mặt chuẩn định vị và xác định sơ bộ chế

độ cắt lớn nhất để có thời gian gia công nhỏ nhất Lượng chạy dao phảI dược chọn phụ thuộc vào điều kiện gia công.Tốc độ cắt được chọn chủ yếu phụ thuộc vào tuổi bền của dụng cụ

cắt.Tuổi bền của dụng cụ cắt trên dây chuyền tự động có thể láy bằng 100 150 phút Sau khi xálớn đến độ chính xác cát cần tính thời gian máy ,tính lực cắt và công suất cát.

Giai đoạn 2:

Ở giai đoạn này cần xác định trình tự thực hiện tát cả các bước Trình tự gia công các bước phảI được xác định sao cho số lần quay của chi tiết là nhỏ nhát Gia công thô các mặt phẳng

và các lỗ có đường kính lớn cần được thực hiện ở đầu dây chuyền tự động

Gia công các bề mặt cần được thực hiện ở cuối dây chuyền tự động ,ở đây cần tưới dung dịch trơn nguội dể giảm biến dạng và dể loại trừ các vết xước ở các mặt phẳng di trượt trong quá trình thay dổi vị trí trên dây truyền tự động

Đối với các bước doa lỗ ,sự phân bố đều lượng dư gia công có ảnh hưởng lốn đến độ chính xác về hình dáng và vị trí các lỗ cho nên chúng cần được gia công cả bán tinh và tinh ở cuối dây chuyền tự động

Các dây chuyền tự động riêng dùng cho gia công thô có thể đặt tại phân xưởng đúc Nừu không cần nguyên công thời hiệu thì trên các dây chuyền tự động này có thể gia công các lỗ chuẩn và một số bề mặt khác ,do đó kết cấu của chi tiết sẽ đơn giản hơn và nâng cao độ ổn định cho dây chuyền tự động gia công tinh Giữa các nguyên công thô và tinh người ta tiến hành gia công các bề mặt có yêu cầu độ chính xác không cao như các lỗ kẹp chặt

Nguyên công cắt ren trong một số trường hợp được thực hiện ở một công đoạn riêng ,bởi

vì khi cát ren người ta phảI dùng dầu bôI trơn đặc biệt Thông thường máy cắt ren được đặt trước may rửa sạch chi tiết hoặc cuối dây chuyền tự động

Khi thiết kế quy trình công nghệ cho dây chuyền tự động cần phảI luu ý rằng các bước phụ như kiểm tra và làm sạch chi tiết cũng quan trọng như các bước chính Ví dụ phoi trong lỗ sâu cũng có thể làm gãy dao ta rô khi cắt ren

Giai đoạn 3:

Ở giai đoạn này cần nhóm lại tát cả các bước theo máy và xác định chính xác chế đọ cắt Việcnhóm lại các bước cần được thực hiện sao cho số lượng máy là nhỏ nhất tuy nhiên cần tính đến khả năng của các cơ cấu tiêu chuẩn và những hạn chế do yêu cầu đảm bảo điều kiện thuận lợi cho sử dụng dây chuyền cũng như khả năng thoát dao và thay dao Khi nhóm lại cácbước cũng cần lưu ý là không tiến hành gia công thô và tinh các bề mặt khác nhau trên cùng một máy ,bởi vì dung động và biến dạng của chi tiết khi gia công thô có thể ảnh hưởng đến

độ chính xác và độ nhám bề mặt khi gia công tinh.Tập trung nguyên công cũng có thể bị hạn chế bởi độ cứng vững của chi tiết

Song song với việc nhóm lại các bước cần phải xác định chính xác chế độ cắt ở giai đoạn 1 nhằm mục đích tính năng suất của dây chuyền tự động Trong trương hợp này cần phảI so sánh thời gian cơ bản t0của bước lớn nhất với thời gian tính theo công thức t1;

31 | P a g e